SWARM (人工衛星)

SWARM衛星の概要と観測成果

SWARMは、欧州宇宙機関（ESA）が2013年11月に打ち上げた地磁気観測衛星で、地球の磁気圏を詳細に測定するために設計されています。このミッションでは、同型の衛星が3基連携して観測を実施し、地球の磁場に関するデータを収集しています。

元々このプロジェクトは2002年にデンマーク国立宇宙センターのエイギル・フリース＝クリステンセン氏をはじめとするヨーロッパの科学者によって提案され、2004年にはESAの「The Living Planet Programme」に選ばれました。このミッションの特徴は、高性能な磁気センサーを搭載し、衛星同士の連携によって従来よりも高い時間的および空間的分解能で地磁気を観測できる点です。収集されたデータに基づいて、地球内部の電磁気や流体力学に関するモデルが構築され、地磁気強度の長期変化や磁極の移動、さらには不均一な磁気強度分布の解明が期待されています。

SWARMの衛星はそれぞれ、打ち上げ後に台形のボディから5メートルのブームを展開します。このブームの中間点には、主観測機器のベクトル磁力計（VFM）が設置され、ブームの先端には絶対スカラー磁力計（ASM）が搭載されています。ASMは衛星本体からの磁気干渉を回避するために、ブーム先端に配置されています。これらの衛星は、ドイツのEADSアストリアム社によって製造され、フリードリヒスハーフェンで組み立てられました。

SWARM衛星は、2013年9月からロシアのプレセツク宇宙基地に空輸され、11月22日の打ち上げでは、3基の衛星が同時にロコットロケットで軌道に投入されました。それぞれの衛星は近極軌道を周回し、2基は460kmの高度を保って運行し、もう1基は530kmの高い軌道を取ります。ミッションは4年間の運用期間で計画されており、運用の最後にはそれぞれ300kmと480kmの高度での観測が行われる予定です。運用の監視および管理は、ダルムシュタットにある欧州宇宙運用センター（ESOC）が行います。

さらに、ESAは2017年にミッションの延長を決定し、2018年にはカナダ宇宙庁（CSA）との協力で、SWARMと連携して宇宙天気を観測するための人工衛星CASSIOPEが導入され、4基体制での観測体制が整いました。

観測成果

SWARMによる研究は、数々の重要な成果を挙げています。2016年12月には、リーズ大学とデンマーク工科大学との共同研究によって、地球の外部コアに流れる液体鉄の「ジェットストリーム」が、年間40km以上の速度で流動していることが発表されました。これは、通常の外部コアの流れる速度の3倍にも及び、地殻プレートの数十万倍の速さに相当します。

2017年3月には、3年間にわたる観測データを基に、岩石圏の磁場分布マップが公開され、これは従来作成された中で最も詳細な250kmスケールの磁場分布図となっています。

また、4月にはカナダのオーロラ撮影グループが発見した高層大気の発光現象「スティーブ」に関する調査で、この現象が300kmの高度で発生する高温・高速のガスの流れであることがSWARMの観測データを基に明らかにされました。

観測機器

SWARMが使用する主な観測機器の一部を以下に示します。

- ベクトル磁力計（VFM）: 磁場のベクトル成分を測定する装置で、精度は0.5ナノテスラ（nT）です。
- 絶対スカラー磁力計（ASM）: 磁界強度を0.3 nTの精度で計測できる機器です。これによりVFMの較正が行われます。
- 電場測定器（EFI）: プラズマイオンの密度やドリフト、加速度を高精度で計測します。
- 加速度計（ACC）: 衛星の動きを把握するためのデバイスです。

SWARM衛星の運用と観測は、地球の磁場に関する新たな理解を促進し、地球観測技術の進展に寄与しています。

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